Phương pháp giải một số bài tập về cân bằng hóa học

Dạng 1: Lý thuyết về cân bằng hóa học

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Phản ứng thuận nghịch là phản ứng

A. trong cùng điều kiện, phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau.             

B. có phương trình hoá học được biểu diễn bằng mũi tên một chiều.

C. chỉ xảy ra theo một chiều nhất định.      

D. xảy ra giữa hai chất khí.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng trong cùng điều kiện, phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ngược nhau.

Đáp án A

Ví dụ 2: Cân bằng hoá học

A. là một trạng thái cân bằng động vì khi hệ đạt cân bằng hoá học, các phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp tục xảy ra với tốc độ bằng nhau.

B. là một cân bằng tĩnh vì khi đó, các phản ứng thuận và phản ứng nghịch đều dừng lại.

C. là một trạng thái cân bằng động vì khi hệ đạt cân bằng hoá học, các phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp tục xảy ra nhưng với tốc độ không bằng nhau.

D. là một trạng thái cân bằng động vì khi hệ đạt cân bằng hoá học, phản ứng thuận dừng lại còn phản ứng nghịch vẫn tiếp tục xảy ra.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Định nghĩa cân bằng hóa học: là một trạng thái cân bằng động vì khi hệ đạt cân bằng hoá học, các phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn tiếp tục xảy ra với tốc độ bằng nhau.

Đáp án A

Ví dụ 3: Hằng số cân bằng của một phản ứng thuận nghịch phụ thuộc vào những yếu tố nào sau đây ?

A. Nhiệt độ.

B. Chất xúc tác.             

C. Áp suất.

D. Nồng độ các chất phản ứng.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Hằng số cân bằng của một phản ứng thuận nghịch chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nếu nhiệt độ không đổi, hằng số cân bằng được giữ nguyên và ngược lại.

Đáp án A

Ví dụ 4: Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học là :

A. nồng độ, nhiệt độ và chất xúc tác.

B. nồng độ, áp suất và diện tích bề mặt.

C. nồng độ, nhiệt độ và áp suất.

D. áp suất, nhiệt độ và chất xúc tác.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Lưu ý: Chất xúc tác và diện tích bề mặt chỉ ảnh hưởng đến tốc độ hóa học.

Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học là: nồng độ, nhiệt độ và áp suất.

Đáp án C

Dạng 2: Bài toán tính hằng số cân bằng

* Một số lưu ý cần nhớ:

Xét phản ứng hóa học:

a A + b B \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \)c C + d D

Hằng số cân bằng  :K = \(\frac{{{{\left[ C \right]}^c}{{\left[ D \right]}^d}}}{{{{{\rm{[}}A]}^a}{{[B{\rm{]}}}^b}}}\)

* Một số ví dụ minh họa:

Ví dụ 1: Một bình kín có thể tích là 0,5 lít chứa 0,5 mol H₂ và 0,5 mol N₂, ở nhiệt độ (t^oC) ; khi ở trạng thái cân bằng có 0,2 mol NH₃ tạo thành. Hằng số cân bằng K_C của phản ứng tổng hợp NH₃ là :

A. 1,278.                           B. 3,125.

C. 4,125.                           D. 6,75.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Nồng độ mol của H2 ban đầu là: 0,5 : 0,5 = 1M

Nồng độ mol của N2 ban đầu là: 0,5 : 0,5 = 1M

Nồng độ mol của NH3 sau phản ứng là: 0,2 : 0,5 = 0,4M

Ta có phương trình phản ứng:

       N₂ + 3H₂ \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \)2NH₃

Bđ   1        1

Pu  0,2      0,6           0,4

Spu 0,8     0,4           0,4

=> \({K_C} = \frac{{{{\left[ {N{H_3}} \right]}^2}}}{{\left[ {{N_2}} \right].{{\left[ {{H_2}} \right]}^3}}} = \frac{{0,{4^2}}}{{0,8.0,{4^3}}} = 3,125\)

Đáp án B

Ví dụ 2: Một bình phản ứng có dung tích không đổi, chứa hỗn hợp khí N₂ và H₂ với nồng độ tương ứng là 0,3M và 0,7M. Sau khi phản ứng tổng hợp NH₃ đạt trạng thái cân bằng ở t^oC, H₂ chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được. Hằng số cân bằng K_C ở t^oC của phản ứng có giá trị là :

A. 3,125.                           B. 0,500.

C. 0,609.                            D. 2,500.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình:

          N₂ +3H₂ → 2NH₃

Bđ    0,3    0,7

pư     x       3x         2x

spư 0,3 –x  0,7 – 3x  2x

Theo đề bài sau phản ứng, lượng H2 chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được

=> \(\frac{{0,7 - 3x}}{{0,3 - x + 0,7 - 3x + 2x}} = \frac{1}{2}\).

=> x = 0,1

Sau phản ứng số mol của N₂, H₂, NH₃ lần lượt là 0,2; 0,4; 0,2

=> K = \(\frac{{0,{2^2}}}{{0,2.0,{4^3}}} = 3,125\)

Đáp án A.

Dạng 3: Xác định nồng độ các chất trong phản ứng thuận nghịch

Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Người ta cho N₂ và H₂ vào trong bình kín dung tích không đổi và thực hiện phản ứng :

N₂  +  3H₂ \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \) 2NH₃

Sau một thời gian, nồng độ các chất trong bình như sau: [N₂] = 2M ; [H₂] = 3M ; [NH₃] = 2M. Nồng độ mol/l của N₂ và H₂ ban đầu lần lượt là :

A. 3 và 6.                           B. 2 và 3.

C. 4 và 8.                           D. 2 và 4.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Xét lượng N₂, H₂ tham gia phản ứng, thì ta có phương trình:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃ (1)

(1)   C_M N₂ phản ứng = ½ C_M NH₃ sinh ra = 1M

(1) C_M H₂ = 3/2 C_M NH₃ sinh ra = 3M

=> C_M N₂ ban đầu = 1 + 2 = 3M

C_M H₂ ban đầu = 3 + 3 = 6M

Đáp án A.

Ví dụ 2: Cho phản ứng hóa học :  CO (k)   +   Cl₂ (k)  \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \)  COCl₂ (k)   K_C = 4

Biết rằng ở t^oC nồng độ cân bằng của CO là 0,20 mol/l và của Cl₂ là 0,30 mol/l. Nồng độ cân bằng của COCl₂  ở t^oC là :

A. 0,024 (mol/l).

B. 0,24 (mol/l).

C. 2,400 (mol/l).

D. 0,0024 (mol/l).

Hướng dẫn giải chi tiết:

Từ phương trình hóa học

\(\begin{array}{l}{K_C} = \frac{{\left[ {COC{l_2}} \right]}}{{\left[ {CO} \right].\left[ {C{l_2}} \right]}} = \frac{{\left[ {COC{l_2}} \right]}}{{0,2.0,3}} = 4\\ =  > \left[ {COC{l_2}} \right] = 4*0,2*0,3 = 0,024M\end{array}\)

Đáp án A